基于FUSE的用户态文件系统设计.pdf

电子发烧友 电子技术论坛 基于 Fuse 的用户态文件系统的设计 吴一民 刘伟安 (华南理工大学计算机科学与工程学院 广东 广州 510006) 摘 要 现有的文件系统大都运行在内核态下，与内核紧密结合，导致难以对其进行功能上 的扩展。针对内核文件系统的这个问题，本文提出了一个基于Fuse 框架实现的用户级文件 系统dbfuse。一方面将文件系统从内核态中解放出来；另一方面使用数据库技术有效地保证 文件系统数据的完整性和安全性，给数据共享带来的方便。 关键词 文件系统 用户态 数据库 Fuse 中途分类号：TP316 文献标识码：A THE DESIGN OF A FILESYSTEM IN USERSPACE USING FUSE WU Yi-min LIU Wei-an (School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou Guangdong China 510006) Abstract Nowadays, most of the filesystems run in kernel-level, integrated with the Operating System, and they are hard to be extended in function. To solve this problem, we designed a userspace filesystem name dbfuse using Fuse framework here in the article. This filesystem runs in user-level, and bases on database technology to ensure the integrality and the safety of the data in the filesystem, as well as the convenience of data sharing. Keywords Filesystem Userspace Database Fuse 1 引 言 随着计算机应用的普及，人类社会信息化程度的加深，数据逐渐成为驱动人们进行各项 活动的中心。对数据的存储、使用和保护，影响着人们工作生活的方方面面。文件系统作为 数据的组织管理的工具，它的地位越来越重要[1][2]。目前，计算机日常处理的信息量正在以 几何级的速度爆炸性增长，这对文件系统的设计带来了挑战。一方面要求文件系统具有海量 存储的能力；另一方面要求它提供强大的功能支持，如数据安全性保护、快速检索、数据共 享等[3][4][5]。 一些新兴的文件系统，如网络文件系统，改变了传统文件系统依附在单一设备或独立机 器上的特点，将数据分散到多台机器上存放，使得文件系统在存储能力和数据管理能力上都 有了很大的提高[6][7] 。但是这些文件系统并没有改变运行在系统内核态的特点。传统的文件 系统运行在内核态目的是获得更高的运行速度。然而，当数据分散存放后，网络延时成为影 响运行速度的首要因素。内核态文件系统与系统紧密耦合，难以进行功能扩展的缺点显得越 电子发烧友 电子技术论坛 来越突出。 数据库作为数据管理的一种手段，具有功能强大、稳定可靠、备份迁移方便、共享方便 等众多的优点。结合数据库技术实现的文件系统，继承了文件系统和数据库的优点，必将会 给传统的文件系统带来新的元素。 介于上述原因，本文设计了一个用户态文件系统 dbfuse 。这个文件系统具有以下显著特 点： 1) 使用关系数据库存放文件系统结构和数据，具有很好的安全性和扩展性； 2) 提供完备的文件系统功能，用户可以像操作一般文件系统一样对其进行操作； 3) 借助 Fuse 框架实现，运行在用户态下，突破核心级应用的限制，方便在其基础上进 行功能的扩展。 文章的以下章节将对这个文件系统进行讨